專利名稱：鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架及鐵道車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架及具有該鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛。
背景技術(shù)：
圖7是表示鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架1在曲線軌道上行駛的狀況的說明圖。如圖7所示，在轉(zhuǎn)向架1在曲線軌道上行駛時，行進方向前側(cè)的輪軸(以下稱作 “前輪軸”)2f外側(cè)的車輪3和曲線軌道的外側(cè)導(dǎo)軌5之間的左右方向的力Fl (在本說明書 中稱作“橫壓”)較高。圖8是表示在曲線軌道上行駛時的前輪軸2f的車輪3與曲線軌道的導(dǎo)軌5之間 的關(guān)系的說明圖。如圖8所示，在曲線軌道上行駛時，前輪軸2f與導(dǎo)軌5的相對偏轉(zhuǎn)角即沖角 (attack angle) α (如圖8所示，在曲線軌道中，將輪軸朝向外側(cè)導(dǎo)軌的方向作為正值)變 大。因此，車輪3產(chǎn)生過大的橫向滑動(也稱作“橫向蠕滑”)，如圖7的箭頭所示，使轉(zhuǎn)向 架1產(chǎn)生橫擺，在轉(zhuǎn)向架1的前輪軸2f上產(chǎn)生橫壓Fl。另一方面，在行進方向后側(cè)的輪軸(以下稱作“后輪軸”)2r中，幾乎不產(chǎn)生后輪軸 2r的橫向位移，也幾乎不產(chǎn)生左右車輪3的旋轉(zhuǎn)半徑差。因此，在內(nèi)外的導(dǎo)軌5之間不能 得到需要的車輪半徑差(也稱作“純滾動徑差”)，會產(chǎn)生較大的縱向滑動(也稱作“縱向蠕 滑”)。這樣產(chǎn)生的縱向蠕滑力F2也成為導(dǎo)致前輪軸2f的橫壓Fl增加的原因。在非專利文獻1中記載著后輪軸的縱向蠕滑、其次是前輪軸的橫向蠕滑很可能是 在半徑小的曲線軌道的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上產(chǎn)生波磨的主要原因。在專利文獻1中公開了為了降低上述橫壓而使能自由旋轉(zhuǎn)地支承前輪軸、后輪軸 的前后的軸箱支承裝置的剛性變化的發(fā)明、使后輪軸為獨立車輪的發(fā)明。專利文獻1 日本特許第2738114號公報非專利文獻1 平成7年鐵道技術(shù)聯(lián)合專題論文集(J-Rail’ 95) “通過小半徑曲 線時的轉(zhuǎn)向架、軌道的特性和對產(chǎn)生波磨的影響”但是，為了實施專利文獻1所公開的發(fā)明，需要改造現(xiàn)存的轉(zhuǎn)向架的軸箱支承裝 置、輪軸，需要較高的成本。圖1是放大表示具有基本圓錐形狀的踏面6的車輪7的一個例子的說明圖。如圖 1所示，為了使在直線軌道上行駛時的直進性和在曲線軌道上行駛時的轉(zhuǎn)彎性并存而在車 輪7的踏面6上設(shè)有踏面斜度。踏面斜度使用在圖1中的車輪基準點Z處踏面6相對于水 平面所成的角度θ而確定，踏面斜度γ = tan θ，該車輪基準點Z為基準線L與踏面6的 交點，該基準線L是為了測定車輪半徑R而在車輪7的寬度方向大致中央附近針對每個車 輪設(shè)定的。踏面斜度Y通常設(shè)定為0.03 0.06的范圍。在鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架中，4 個車輪的踏面斜度都設(shè)定為相同的值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人進行了仔細鉆研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使設(shè)在一個輪軸的車輪上的踏面斜度與 設(shè)在另一個輪軸的車輪上的踏面斜度不同能解決上述問題，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明是一種鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，其特征在于，該鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架包括 第1輪軸和第2輪軸，該第1輪軸包括具有第1踏面斜度的車輪，該第2輪軸包括具有與第1 踏面斜度不同的第2踏面斜度的車輪。采用本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，能不改變現(xiàn)存 的轉(zhuǎn)向架的軸箱支承裝置、輪軸的構(gòu)造地、降低在曲線軌道上行駛時在前輪軸上產(chǎn)生的橫壓。在使用本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架時，將第1輪軸和第2輪軸中的具有踏面 斜度較大的車輪的輪軸配置在行進方向的后側(cè)。采用本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，既 能通過使前輪軸的車輪具有上述的Y處于0.03 0.06范圍內(nèi)的通常的踏面斜度來確保 在直線軌道上的行駛穩(wěn)定性，又能通過使后輪軸的車輪的踏面斜度大于前輪軸的車輪的踏 面斜度來降低過大的縱向滑動，從而能降低在曲線軌道上行駛時在前輪軸上產(chǎn)生的橫壓。從另一個觀點看，本發(fā)明是在前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛，在前后都具有 兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛中，位于行進方向前側(cè)的前轉(zhuǎn)向架的橫壓大于位于行進方向后側(cè)的 后轉(zhuǎn)向架的橫壓，在上述本發(fā)明的前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛中，位于行進方向前 側(cè)的前轉(zhuǎn)向架使用上述本發(fā)明的在進行方向后側(cè)包括具有踏面斜度較大的車輪的輪軸的 鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，或者位于行進方向前側(cè)的前轉(zhuǎn)向架和位于行進方向后側(cè)的后轉(zhuǎn)向 架均使用上述本發(fā)明的在進行方向后側(cè)包括具有踏面斜度較大的車輪的輪軸的鐵道車輛 用兩軸轉(zhuǎn)向架。采用本發(fā)明，由于最前側(cè)的輪軸的車輪具有上述通常的踏面斜度，因此能確 保在直線軌道上的行駛穩(wěn)定性，通過使前轉(zhuǎn)向架的后輪軸的車輪的踏面斜度大于前輪軸的 車輪的踏面斜度，能降低在曲線軌道上行駛時在前輪軸上產(chǎn)生的橫壓。另外，本發(fā)明是在前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛，其特征在于，位于行進方向 前側(cè)的轉(zhuǎn)向架是上述本發(fā)明的在行進方向后側(cè)具有車輪的踏面斜度較大的輪軸的鐵道車 輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，并且，位于行進方向后側(cè)的轉(zhuǎn)向架的行進方向前側(cè)的輪軸的車輪的踏面 斜度大于行進方向后側(cè)的輪軸的車輪的踏面斜度。由此，在改變了車輛的行進方向的情況 下，也能既確保直線軌道上的行駛穩(wěn)定性，又降低在通過曲線軌道時在前輪軸上產(chǎn)生的橫 壓。本發(fā)明直接使用現(xiàn)存的轉(zhuǎn)向架而僅改變輪軸的踏面斜度就能實施，因此，既能盡 量抑制成本上升，又能降低在曲線軌道上行駛時在前輪軸上產(chǎn)生的橫壓。由此，前輪軸的橫 壓和后輪軸的縱向蠕滑力均能減少，因此，能抑制在半徑小的曲線軌道的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上產(chǎn)生 的波磨。


圖1是抽出表示具有基本圓錐形狀的踏面的車輪的一個例子的說明圖。圖2是表示本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架在曲線軌道上行駛的狀況的說明圖。圖3是表示進行模擬的后輪軸的車輪的踏面的說明圖，圖3的(a)表示踏面斜度 為0. 05的情況，圖3的(b)表示踏面斜度為0. 10的情況，圖3的(c)表示踏面斜度為0. 20 的情況，圖3的(d)表示踏面斜度為0. 33的情況。圖4是表示對組合具有各種踏面斜度的車輪時在前輪軸外側(cè)的車輪產(chǎn)生的橫壓進行比較的圖表。圖5是表示對組合具有各種踏面斜度的車輪時在后輪軸產(chǎn)生的縱向蠕滑力進行 比較的圖表。圖6是表示對組合具有各種踏面斜度的車輪時的綜合蠕滑力進行比較的圖表。圖7是表示鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架在曲線軌道上行駛的狀況的說明圖。圖8是表示在曲線軌道上行駛時的前輪軸的車輪和曲線軌道的導(dǎo)軌之間的關(guān)系的說明圖。附圖標記說明1、以往的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架；2f、前輪軸；2r、后輪軸；3、車輪；4、本發(fā)明的鐵 道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架；5、導(dǎo)軌；6、踏面；7、車輪；8、踏面；9、車輪。
具體實施例方式參照圖1 6，說明本發(fā)明從構(gòu)思到解決問題的經(jīng)由和用于實施本發(fā)明的最佳方 式。圖2是表示本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架4在曲線軌道上行駛的狀況的說明 圖。鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架4在曲線軌道上通過時，為了減小在后輪軸2r上產(chǎn)生的縱 向蠕滑力F2，使內(nèi)外的導(dǎo)軌5之間獲得需要的車輪半徑差即可。因此，若通過將后輪軸2r 的車輪3的踏面3r的踏面斜度Y 3r設(shè)定得較大而使后輪軸2r稍稍向外側(cè)位移，則能接近純 滾動徑差而降低縱向蠕滑力F2。并且，若將后輪軸2r的車輪3的踏面3r的踏面斜度、3r 設(shè)定得更大，則能獲得大于等于純滾動徑差的車輪半徑差。此時，縱向蠕滑力F2具有進一 步降低在前輪軸2f的外側(cè)車輪3上產(chǎn)生的橫壓的效果。但是，當(dāng)不僅將后輪軸2r的車輪3的胎面3r的踏面斜度Y 3r設(shè)定得較大，也將前 輪軸2f的車輪3的踏面3f的踏面斜度Y 3f設(shè)定得較大時，則會降低直線軌道上的行駛穩(wěn) 定性。因此，通過僅將后輪軸2r的車輪3的踏面3r的踏面斜度Y 3r設(shè)定得較大、且使前輪 軸2f的車輪3的踏面3f的踏面斜度Y 3f為處于0. 03 0. 06范圍內(nèi)的通常的踏面斜度， 也能確保直線軌道上的行駛穩(wěn)定性。與將前輪軸2f的車輪3的踏面3f的踏面斜度Y 3f和后輪軸2r的車輪3的踏面 3r的踏面斜度Y &均設(shè)定得較大的情況下相比，采用本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架1，能 增加直線軌道上的行駛穩(wěn)定性，并且，通過在曲線軌道上行駛時如圖2所示地使后輪軸2r 稍稍向外側(cè)位移能降低在前輪軸2f的外側(cè)車輪3上產(chǎn)生的橫壓。由此，能同時謀求維持直 線軌道上的行駛穩(wěn)定性和降低在曲線軌道上通過時的橫壓。本發(fā)明是基于以上的想法而做成的。下面，說明本發(fā)明的效果。為了確認本發(fā)明的效果，進行了仿效近郊通勤車輛以75km/h在半徑300m、外軌 加高105mm的曲線軌道上行駛狀態(tài)的模擬。進行模擬的前輪軸的車輪的踏面斜度Y均為 0. 05。圖3是表示進行模擬的后輪狀的車輪9的踏面8的說明圖，圖3的(a)表示踏面 斜度Y為0. 05的情況，圖3的(b)表示踏面斜度Y為0. 10的情況，圖3的(c)表示踏面 斜度Y為0. 20的情況，圖3的(d)表示踏面斜度Y為0. 33的情況。
在圖3的(a) (d)中，與圖1同樣，附圖標記L表示基準線，且附圖標記Z表示車輪 基準點。另外，圖3的(a) (d)所示的各種尺寸根據(jù)車輪的規(guī)格等而變動，僅是一個例子。在該模擬中，調(diào)查了在前輪軸的外側(cè)車輪上產(chǎn)生的橫壓F1和在后輪軸上產(chǎn)生的 縱向蠕滑力F2，且調(diào)查了對產(chǎn)生波磨有影響的、在外側(cè)車輪上產(chǎn)生的橫壓F1和縱向蠕滑力 F2之和Fl+F2(以下將該和稱作“綜合蠕滑力”)。該綜合蠕滑力(F1+F2)較小意味著難以 產(chǎn)生波磨。將該模擬結(jié)果示于表1及圖4 圖6中。圖4是表示對組合具有各種踏面斜度的 車輪時在前輪軸的外側(cè)車輪上產(chǎn)生的橫壓F1 (kN)進行比較的圖表，圖5是表示對組合具有 各種踏面斜度的車輪時在后輪軸上產(chǎn)生的縱向蠕滑力F2 (kN)進行比較的圖表，圖6是表示 對組合具有各種踏面斜度的車輪時的綜合蠕滑力(F1+F2)進行比較的圖表。表 1 在后輪軸的車輪的踏面斜度Y為0. 10,0. 20或0. 33的本發(fā)明例中，在如圖2 所示地轉(zhuǎn)向架4在曲線軌道上行駛時，如表1及圖4所示，在前輪軸的外側(cè)車輪上產(chǎn)生 的橫壓F1減少。即，通過將后輪軸的車輪的踏面斜度設(shè)定得大于前輪軸的車輪的踏面 斜度，而使后輪軸稍稍向外側(cè)位移，從而使后輪軸的左右的車輪的純滾動徑差的不足量 減少。通過該半徑差的不足量減少，如表1及圖5所示，縱向蠕滑力F2也變小，當(dāng)半徑差 過多時，成為相反方向的縱向蠕滑力。由于該縱向蠕滑力的力矩為在前輪軸的外側(cè)導(dǎo)軌上 產(chǎn)生橫壓F1的原因，因此，由于能減少該縱向蠕滑力，因此能降低橫壓F1。另外，采用本發(fā)明，由于能降低橫壓F1及縱向蠕滑力F2，因此，如表1及圖6所 示，綜合蠕滑力(F1+F2)也減少，由此，能抑制在半徑小的曲線軌道的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上產(chǎn)生的 波磨。本發(fā)明不僅適用于通常的兩軸轉(zhuǎn)向架，而且也適用于配置在被連結(jié)起來的兩個車 輛的連結(jié)部分的連接兩軸轉(zhuǎn)向架。另外，在將本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架與車身連結(jié)起來的裝置中，可以應(yīng)用搖枕懸吊方式、無枕梁方式等各種方式。
工業(yè)實用件本發(fā)明能用于在會產(chǎn)生波磨的半徑小的曲線軌道上行駛的車輛的轉(zhuǎn)向架。
權(quán)利要求
一種鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，其特征在于，該鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架包括第1輪軸和第2輪軸，該第1輪軸包括具有第1踏面斜度的車輪；該第2輪軸包括具有與上述第1踏面斜度不同的第2踏面斜度的車輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，其特征在于，上述第1輪軸和上述第2輪軸中的具有上述踏面斜度較大的車輪的輪軸被配置在行進 方向的后側(cè)。
3.一種鐵道車輛，其為在前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛，其特征在于， 位于行進方向前側(cè)的轉(zhuǎn)向架為權(quán)利要求2所述的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架。
4.一種鐵道車輛，其為在前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛，其特征在于， 位于行進方向前側(cè)和后側(cè)的轉(zhuǎn)向架均為權(quán)利要求2所述的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架。
5.一種鐵道車輛，其為在前后都具有兩軸轉(zhuǎn)向架的鐵道車輛，其特征在于，位于行進方向前側(cè)的轉(zhuǎn)向架為權(quán)利要求2所述的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架，并且，位于 行進方向后側(cè)的轉(zhuǎn)向架的、行進方向前側(cè)的輪軸的車輪的踏面斜度大于行進方向后側(cè)的輪 軸的車輪的踏面斜度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架及鐵道車輛。本發(fā)明的鐵道車輛用兩軸轉(zhuǎn)向架既能盡可能地抑制成本上升，又能降低在曲線軌道上行駛時在前輪軸上產(chǎn)生的橫壓。其包括前輪軸和后輪軸，該前輪軸包括具有第1踏面斜度的車輪，該后輪軸包括具有與第1踏面斜度不同的第2踏面斜度的車輪。后輪軸的車輪的踏面斜度大于前輪軸的車輪的踏面斜度。
文檔編號B60B17/00GK101842247SQ20088011371
公開日2010年9月22日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者中居拓自, 龜甲智 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社